本發明涉及一種硬質合金材料，尤其涉及一種真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金。

　　背景技術：

　　硬質合金是一種由硬質相(wc、tic、tac、vc和cr，c：等)和粘結相(co、ni和fe)采用粉末冶金工藝生產的具有高硬度和高耐磨性材料。硬質合金具有高硬度、高強度、耐腐蝕、耐磨損、高彈性模量、熱膨脹系數很低以及化學穩定性很好等特點，在鉆具、刀具、耐磨耐腐零部件等方面有廣泛應用，有“工業的牙齒”美稱。wc-co硬質合金占整個硬質合金產品的一半以上，具有非常突出的地位。隨著各種精密儀器、模具、刀具及電子通信技術的飛速發展，對wc-co硬質合金的性能要求越來越高。

　　yg8是鎢鈷類材料。耐磨性良好，使用強度和沖擊韌性優于yg6。應力很大條件下的拉深模，適于拉制直徑<50mm的鋼，非鐵金屬絲及其合金線材或棒材，也用于尺寸較小工作載荷不大的沖壓模和鉚釘頂鍛模。yg8高級制模材料。不經熱處理，內、外硬度均勻一致。主要用于線材，棒材加工用的拉制模．同時也適合鑄鐵，有色金屬及其合金與非金屬材料不平整表面和間斷切削時的粗車，精刨精銑，一般孔和深孔的鉆孔，擴孔及制作木工刀具等。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的是為了改善硬質合金的硬度、耐磨性，設計了一種真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金。

　　本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

　　真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金的制備原料包括：5crmnmo鋼和yg8硬質合金，自制cumnni釬料。

　　真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金的制備步驟為：將原始粉末按實驗設計方案稱重、配料，配好后倒入硬質合金球磨罐中進行濕磨，球磨介質為無水乙醇，球磨時間為24h。球磨結束后，將制得的粒料進行真空干燥。將基體合金采用砂紙進行打磨、拋光處理，然后進行超聲波清洗。將制好的釬料與加工好的合金放入wzs-20型雙室真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為850℃，保溫30min。

　　真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金的檢測步驟為：質量用f210型電子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用d8advance型x射線衍射儀，微觀結構采用nanosem430超高分辨率場發射掃描電鏡，硬度和斷裂韌性通過vickers壓痕法測量。

　　所述的真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金，cumnni釬料在不同基體材料上的潤濕性不一樣，在鋼上的潤濕性能明顯優于在yg8上的潤濕性。

　　所述的真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金，當燒結溫度為l150℃時，釬料在兩種基體上的潤濕性較好，接頭的抗彎強度最高。

　　所述的真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金，夾層厚度為0.05mm時接頭性能最好。隨ni夾層厚度增加，接頭強度反而下降。說明ni夾層改善接頭性能的作用有限。

　　所述的真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金，添加ni夾層后，fe向硬質合金側的擴散被阻礙。但co還是部分擴散到鋼中。在靠近鋼一側形成fe-co基單相固溶體相，mn、ni在硬質合金和鋼中都有擴散。

　　本發明的有益效果是：

　　采用5crmnmo鋼和yg8硬質合金，自制cumnni釬料為原料，經過配料、球磨、干燥、制粒、打磨、拋光、超聲波清洗、燒結工藝成功制備了具有優異力學性能的真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金。其中，釬料在不同基體上的潤濕性不同，合適的燒結溫度、夾層厚度及夾層成分有益于提高硬質合金的力學性能。所制得的真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。本發明能夠為制備高性能的5crmnmo鋼與yg8硬質合金提供一種新的生產工藝。

　　具體實施方式

　　實施案例1：

　　真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金的制備原料包括：5crmnmo鋼和yg8硬質合金，自制cumnni釬料。真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金的制備步驟為：將原始粉末按實驗設計方案稱重、配料，配好后倒入硬質合金球磨罐中進行濕磨，球磨介質為無水乙醇，球磨時間為22h。球磨結束后，將制得的粒料進行真空干燥。將基體合金采用砂紙進行打磨、拋光處理，然后進行超聲波清洗。將制好的釬料與加工好的合金放入wzs-20型雙室真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為800℃，保溫40min。真空釬焊制備的5crmnmo鋼與yg8硬質合金的檢測步驟為：質量用f210型電子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用d8advance型x射線衍射儀，微觀結構采用nanosem430超高分辨率場發射掃描電鏡，硬度和斷裂韌性通過vickers壓痕法測量。

　　實施案例2：

　　1060℃釬焊時接頭抗彎強度最高。溫度太高或太低都不利于提高接頭強度。斷口多在靠近釬縫的硬質合金側，硬質合金和5crmnmo的線膨脹系數相差較大。接頭冷卻過程中，由于鋼的收縮較大，在硬質合金側產生較大的殘余拉應力所致。從潤濕角的測試結果來看，1060℃下釬焊，釬料流動性和潤濕性較好。釬縫容易被充分填充。若溫度低時，如1095℃釬焊，則釬料潤濕性不佳，釬料與母材之間的結合性能差，導致接頭性能下降，在外載荷作用下，斷口出現在焊縫。故選取1060℃進行釬焊。

　　實施案例3：

　　到當ni夾層為0.048mm時釬焊接頭抗彎強度比未加中間夾層肘強度有所提高(提高了110mpa)，說明此時ni夾層能松弛釬焊殘余應力：隨著ni夾層厚度的增加，抗彎強度值反而下降，當ni夾層厚度為0.385mm時。抗彎強度值僅為250mpa，比未加ni夾層的強度值低了88mpa。

　　實施案例4：

　　添加不同厚度的ni夾層及未添加ni夾層。在1060℃釬焊后。添加ni夾層時。兩釬縫之間顏色與其不同的組織為ni中間層。中間層與釬縫之間有分界線，可是不明顯。硬質合金一側靠近釬縫處有深色的河流狀組織.這是添加ni夾層后特有的現象。接頭沒有明顯的釬焊缺陷。母材與ni夾層良好地結合在一起，另外，5crmnmo鋼側母材與釬縫問的冶金反應劇烈，擴散顯著，尤其是當ni夾層厚度為0.048mm時，ni夾層與硬質合金間的釬縫區域明顯小于ni夾層與5crmnmo鋼間的釬縫區域，隨著ni夾層厚度的增加。ni夾層兩側釬縫區域寬度逐漸相同。再與未添加ni夾層時的接頭對比可以發現，接頭界面處原子襯度反差不明顯。添加ni夾層后釬料元素與母材的冶金結合不如未添加ni夾層時顯著。

　　實施案例5：

　　未加ni夾層時，fe可以強烈地擴散到yg8側釬縫區域(該側出現fe擴散的峰值)。可以在此側釬縫界面形成fe.co基單相固溶體相。實踐表明，單相固溶體塑性好，強度高，是理想的釬焊接頭組織169，所以此時接頭抗彎強度較高。當ni夾層為0.048mm時，在yg8母材側的釬縫區域處.由于ni夾層的阻礙作用，fe不能有效擴散到此處，與co形成fe-co基單相固溶體相，使之界面結合強度較小，可是因為ni夾層較薄，屈服強度低，在外載荷作用下易發生塑性變形，能松弛部分釬焊殘余內應力，所以接頭抗彎強度比未加ni夾層時還是提高了。

　　實施案例6：

　　當ni夾層厚度為0.28mm時，fe更不能向yg8側釬縫區域擴散，更無法與co在yg8界面處形成fe-co基單相固溶體而提高接頭強度。并且隨著ni夾層厚度的增加.ni片強度變大.在外載荷作用下不易發生塑性變形。無法有效地松弛釬焊殘余內應力，這兩因素綜合起來。都使界面結合強度降低，出現沿釬縫區域的斷裂特征，接頭彎曲強度不斷下降。表明ni夾層松弛釬焊內應力的能力對應著一最佳厚度范圍。但在靠近5crmnmo鋼母材側的釬縫區域，因為fe、co的擴散，在ni夾層與5crmnmo母材界面處形成了fe.co基單相固溶體相，提高了釬縫區域結合強度.而且ni夾層與5crmnmo母材間的線膨脹系數相差很小，加上釬縫區域cu基固溶體可很好地松弛釬焊殘余應力，所以釬縫強度高，彎曲時沒有在此釬縫區域發生斷裂。

　　技術特征：

　　技術總結

　　為了改善硬質合金的硬度、耐磨性，制備了一種真空釬焊制備的5CrMnMo鋼與YG8硬質合金。采用5CrMnMo鋼和YG8硬質合金，自制CuMnNi釬料為原料，真空釬焊制備的5CrMnMo鋼與YG8硬質合金，添加Ni夾層后，Fe向硬質合金側的擴散被阻礙。但Co還是部分擴散到鋼中。在靠近鋼一側形成Fe?Co基單相固溶體相，Mn、Ni在硬質合金和鋼中都有擴散。所制得的真空釬焊制備的5CrMnMo鋼與YG8硬質合金，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。本發明能夠為制備高性能的5CrMnMo鋼與YG8硬質合金提供一種新的生產工藝。

　　技術研發人員：徐萍

　　受保護的技術使用者：徐萍

　　技術研發日：2017.10.16

　　技術公布日：2019.04.23